大九湖泥炭磁化率及腐殖化度记录的18.7 Ka BP气候变化

神农架大九湖泥炭沼泽是中纬度亚热带地区的高山泥炭沼泽，其连续沉积的泥炭剖面蕴含了丰富的气候变化信息，对揭示我国中纬度地区不同时间尺度的气候环境变化有着重要意义。使用碱提取溶液吸光度法对大九湖泥炭吸光度进行测定，以E4/E6比值表征腐殖化度，同时测定了泥炭的磁化率，通过AMS14C测年技术建立了神农架大九湖泥炭地的年代序列，结合区域的其他气候代用指标，分析大九湖泥炭磁化率与腐殖化度E4/E6的古气候意义：大九湖泥炭频率磁化率值高指示气候冷干，降水量小；磁化率值偏低指示气候暖湿，降水量大。E4/E6值高，腐殖化度低，指示气候冷干；值低，腐殖化度高，指示气候暖湿。探讨大九湖地区末次冰消期以来的气候变化，重建该区18.7 Ka BP 的气候演化过程：末次冰期结束期（18.7~11.7 Ka BP）气候比较冷干，期间存在气候冷暖干湿交替波动；全新世（11.7~0 Ka BP）以来，气温开始回升，气候比较暖湿，期间也存在突发性降温事件，其中，全新世早期（11.7~9.3 Ka BP）气候冷暖干湿交替波动，总体冷湿；全新世中期（9.3~3.5 Ka BP）气候暖湿；全新世晚期（3.5~0 Ka BP）气候温干。 关键词： 泥炭；磁化率；E4/E6；大九湖；气候变化     

荔波板寨小流域水化学和溶解无机碳的稳定同位素特征

通过采集贵州荔波自然保护区内的板寨地上河小流域的地表和地下水样品,测试了阴阳离子含量及其HCO_3~-中的δ~(13)C同位素值,分析不同季节该流域水体的水化学特征,并结合δ~(13)C同位素值探讨水体溶质的来源和水化学过程。结果表明:小流域水体的主要阴离子为HCO_3~-和SO_4~(2-),二者分别占了水体总阴离子当量的86.2%和10.4%,主要阳离子Ca~(2+)和Mg~(2+)则分别占总阳离子当量的76.9%和20.5%。河水较多的Mg~(2+)表明其可能受白云岩风化的影响。小流域水体DIC的δ~(13)C值在-16.87‰至-10.80‰之间,夏季相对于冬季偏负,并且HCO_3~-含量与其δ~(13)C值之间存在负相关关系,这可能是不同季节温度和降水强度共同作用的结果。水体的SO_4~(2-)含量与DIC的δ~(13)C同位素值之间存在明显正相关性,这说明H_2SO_4可能参与了小流域内碳酸盐岩的风化过程。     

湖北郧西县庹家湾剖面粒度组成特征及其环境意义

对湖北省郧西县庹家湾(TJW)剖面的地层序列、年代、磁化率及粒度组成进行研究。结果表明:TJW剖面具有表土(MS)→全新世黄土(L0)→古土壤(S0)→过渡层(Lt)→马兰黄土(L1)→黄土与砂互层(T1-al2)→砾石层(T1-al1)的地层序列;在马兰黄土层上部的黏粒含量、黏粒/粉砂值以及磁化率值明显高于典型马兰黄土,而接近古土壤(S0),其成壤作用明显,属于较典型的弱古土壤层(L1-S1和L1-S2),其年龄在27.3~21.6 ka B.P.之间。此现象反映了在汉江上游地区,晚更新世时期的冰期气候并不是持续稳定的,在27.3~21.6 ka B.P.期间存在相对短暂的温暖湿润阶段,这次气候事件可与黄土高原地区进行良好对比。     

丰水期乌江上游干流水库—河流体系硫同位素组成

2007年7月对乌江上游河流、乌江干流上的3座不同库龄的梯级水库(洪家渡水库、东风水库、乌江渡水库)表层及垂直剖面水体的可溶性硫酸盐的硫同位素组成进行了研究.在垂直剖面上,洪家渡水库硫同位素值(δ34S)介于+0.3‰～+3.1‰,下泄水为-0.7‰;东风水库δ34S值介于-7.5‰～-5.5‰,下泄水为-6.8‰;乌江渡水库δ34S值介于-4.3‰～-0.6‰,下泄水为-2.9‰.上述结论表明,硫同位素组成变化反映了水库硫的不同来源及生物地球化学过程.不同水库表层和垂直剖面水体的硫同位素平均值有差别,水库表层的硫同位素比值主要受输入水体的控制,垂直剖面由表层向下硫同位素比值偏负,主要是由于生物作用以及有机硫的氧化造成的.     

汉江辽瓦店全新世黄土-古土壤序列风化过程及古洪水事件记录

对汉江上游谷地包含古洪水滞流沉积层的辽瓦店(LWD)全新世黄土-古土壤剖面的常量元素含量、粘粒含量、磁化率和Rb/Sr比值等指标进行了对比分析。结果发现:在LWD剖面的风化成壤过程中,元素Na、Mg和Al表现为较强烈的迁移淋失,虽然元素K、Fe和Ca有一定程度的迁移淋失,但比较微弱,呈现NaMgAlKFeCaSi的迁移序列;磁化率、Rb/Sr、CIA值、钾纳比(K2O/N2O)和淋溶系数的分布随地层的变化而同步变化。上述变化指示古土壤S0形成时期,气候温暖湿润,成壤作用强烈,马兰黄土L1堆积时期气候寒冷干旱,风化成壤作用最弱,黄土L0堆积时期气候有所好转,风化成壤作用强于马兰黄土堆积时期,但弱于古土壤形成时期。古土壤S0形成的全新世中期可能出现过一次较为暖湿的次级环境变化,在剖面中上部夹有一层古洪水滞流沉积层(SWD),呈灰白色(10YR6/1),为十分均匀的细粉砂,与上下相邻地层呈突变接触关系且界线清晰,向垂直河岸方向快速尖灭,是一次剧烈的气候突变事件的产物。     

长江中游砂山的磁组构特征及古气候环境意义

为了建立长江中游风成砂的磁组构识别标志,讨论磁组构参数与古气候、古环境之间的关系,对新近发现的江西九江新港砂山剖面进行了野外考察和磁化率定向样品的采集和测试,结果表明：①新港风成砂剖面中砂层和古土壤化的亚黏土层的磁组构参数值具有较大的不同,亚黏土层的磁化率（〖WTBX〗κ〖WTBZ〗）在剖面中表现为峰值（均值143.27（10-6SI））,各向异性度（〖WTBX〗P〖WTBZ〗）值却表现为曲线的较低值段。砂层却与亚黏土层相反,〖WTBX〗κ〖WTBZ〗值为谷值（均值为2181（10-6SI））,〖WTBX〗P〖WTBZ〗值总体为高值段,但波动较大。②在新港风成砂剖面中大多数亚黏土层样品的磁面理度（〖WTBX〗F〖WTBZ〗）值大于磁线理度（〖WTBX〗L〖WTBZ〗）,而砂层中只有部分样品的〖WTBX〗F值大于L〖WTBZ〗,说明亚黏土层的磁面理发育程度较砂层的要好。③相对于河流和湖泊沉积物（河流沉积物长轴的倾角一般小于10°,短轴的倾角大于80°）而言,新港剖面风成砂的磁化率量值椭球体的长轴的倾角较大（22°～24°）,短轴的倾角较小（45°～51°）。④新港剖面风成砂的磁基质颗粒度（〖WTBX〗q〖WTBZ〗）的平均值（0668 8）比长江中游河流沉积物的〖WTBX〗q〖WTBZ〗值（024）偏大,反映风成砂的分选较河流沉积物的要差。上述特点可作为长江中游水成和风成沉积物的磁组构识别标志。⑤在325～262 m的地层剖面中共有9层发育程度不同的古土壤化的亚黏土层,说明在这一期间气候不仅有9次由干冷向暖湿的转变,且每次变化的强度也有所不同。〖     

汉江上游前坊村黄土剖面化学风化程度及其环境意义

通过对郧县前坊村黄土剖面常量元素及相关参数分析,采用Al为标准的变化率参数计算。结果表明：(1)古土壤S0形成时期，土壤磁化率、粘粒成分、CIA值较典型黄土L1高，Na/K值低于典型黄土L1。这表明古土壤形成时期，气候温暖湿润，土壤风化淋溶较强,反映了较强的成壤过程，在黄土堆积时期气候相对干冷，沙尘暴频繁出现，土壤的成壤作用较弱；(2)碳酸盐含量的剧烈变化是影响黄土元素分布特征很重要的因素，其中,一些元素如Mn和Fe在剖面中的含量较高，主要是碳酸盐被强烈淋溶造成的相对富集；(3)前坊村剖面中，常量元素风化成土过程中，Na、Ca、Mg、K、Si和Ti在古土壤S0为主要迁移元素，其迁移顺序为：Na>Ca>Mg>K>Si>Ti；Mn和Fe表现的轻微富集；常量元素的迁移特征指示了汉江上游谷地黄土已经完成初级的脱Ca、Na阶段，应进入了早期去K的中等风化阶段     

近百年来长江荆江段牛轭湖沉积的孢粉、炭屑特征及其环境意义——以天鹅洲、尺八湖为例

根根据长江荆江段沿江牛轭湖天鹅洲和尺八沉积钻孔柱样,在建立了高分辨率的年代框架的基础上,分别进行了沉积物孢粉、炭屑分析,并结合荆州市1955~2012年的气候数据、史志记载的洪水和火灾等环境事件进行了综合分析。结果显示:天鹅洲、尺八两湖泊钻孔沉积物的孢粉和炭屑特征均较好地响应了近百年来湖区周边的环境变化;牛轭湖在裁断成湖之前、成湖之后的孢粉、炭屑特征不同:成湖之前,沉积物总孢粉浓度与乔木、灌木孢粉浓度都相对较低,水生植物和蕨类植物孢粉浓度相对较高,成湖之后乔木孢粉浓度仍呈减小趋势,但灌木、水生植物孢粉浓度呈波动增加趋势;利用沉积物炭屑浓度与孢粉浓度的比值(C/P值)指标,可以较好地指示自然山火与人类聚居地火灾等燃烧事件在沉积物中的记录,而且综合利用C/P值与沉积物孢粉特征,有可能厘清长江全流域洪水与局地洪涝事件的沉积记录。     

基于FY2C卫星数据的藏北高原降水估算研究

如何确切的掌握降水的时空分布,对区域气候、水文和生态应用等至关重要。以藏北高原典型区为研究区,在大量地面实况降水观测数据与对长时间序列FY 2C 影像光谱特征和云图特征分析的基础上,获取卫星降水模拟参数特征集以刻画云降水的发生与发展过程,选用最值归一化方法对不同量纲云图特征参数进行归一化处理。构建基于三层前向型反向传播神经网络的卫星降水估算模型,用于该地域降水估算,并采用多指标体系分析模型的降水模拟精度。结果表明：静止气象卫星红外波段能较精确地揭示云的降水机理,较高时间分辨率遥感图像可以监测云图的变化细节,并获取能够反映云图降水特征的降水模拟参数;人工神经网络能较好地刻画该地域卫星降水特征的非线性规律;三层前向型反向传播神经网络卫星降水估算模型的估算结果与雨量计实测值间的相关性可以达到0.57。模型估算结果系统性的低估偏小,预示着对该地域弱降水强度将有较好的指示性     

南京紫金山马尾松树轮δ13C对气候变化响应敏感性的研究

树木年轮宽度指标在气候重建中发挥了重要的作用，可是在温暖湿润的地区，利用树木年轮宽度重建古气候遇到了困难。因此寻找其他代用指标就成为一项急迫而重要的任务。一些研究发现，树轮稳定碳同位素可以发挥重要的作用。但是，是否所有的树种的树轮碳同位素对气候的响应都同样的敏感，还需要通过大量的研究分析工作来验证。为了了解温暖湿润的亚热带季风区马尾松树轮δ13C对气候响应的敏感性，选取了南京紫金山的两个马尾松树盘，进行了树轮δ13C的分析，建立了1939~2002和1955~2002年两个树轮δ13C变化序列。与降水、温度、相对湿度、光照时数、风速等气候指标进行了相关分析。结果表明：（1）马尾松树轮δ13C对于气候的响应是敏感的，可以作为气候变化的代用指标；（2）坡向对于马尾松树轮δ13C对气候的响应敏感性也有一定的影响，树轮δ13C平均值西南坡比东南坡高，西南坡比东南坡对月平均最低和最高温度的响应更敏感；（3）紫金山马尾松树轮δ13C与该地区生长季（尤其是夏、秋季）的月平均气温、月平均最高气温和日照时数呈正相关，而与月平均最低气温、降水量、空气相对湿度呈负相关     

2000～2015年江汉平原区域植被NPP时空特征及其对气候变化的响应

植被NPP对气候变化的响应是全球变化与陆地生态系统碳循环研究的重要核心内容之一。利用CASA模型估算了2000~2015年江汉平原植被NPP，并利用线性回归与逐像元相关性分析方法定量研究了江汉平原植被NPP的时空变化特征及其与气候因素的相关性。结果表明：（1）16年来江汉平原植被NPP的年总量在25.43~29.76 TgC之间，呈波动增加趋势；（2）江汉平原NPP的空间分布格局具有明显的不均匀特征，形成一系列的高值中心和低值中心，符合“丘陵-平原-河流-城市”的衰减趋势；（3）江汉平原NPP与年降水量、年均温的相关系数分别为0.183 7和0.498 5；经显著性检验可知，江汉平原NPP的产量与年降水量相关性较弱，而与年均温则呈较强的正相关关系；（4）植被NPP与年降水量、年均温呈正相关的像元面积分别占总面积的69.19%和83.41%，主要分布在江汉平原腹部的农耕区域，说明江汉平原农耕区NPP的产量对年降水量与年均温的依赖性较强。     

Environmental and climatic signals from stable isotopes in Anatolian tree rings, Turkey

Dendrochronological and oxygen–carbon isotopic analysis was conducted on tree rings collected at two different elevations from three different regions in western Anatolia, Turkey. Tree rings were sampled from Anatolian black pines (Pinus nigra Arn. subsp. pallasiana (Lamb.) Holmboe) of at least 200?years old through an N–S transect covering Bolu-Mengen (north), Kütahya–Simav, and Antalya–Alanya (south) forests. Cellulose was extracted from 5-year blocks of tree rings from lower to upper altitudes in each region. Dendrochronological site chronologies were built for each of the 6 sites, and response to climate was evaluated. The long-term δ¹³C chronologies comprising the period 1800–2008 strongly decline by an average of 2.5‰ from the mid-twentieth century, which corresponds with the commencement of industrialization in Turkey. Oxygen isotope (δ¹⁸O) time series show dominantly low undulations, although some high-frequency variations of up to 6‰ are also observed. As a result of latitude and continent effects, oxygen isotope values of tree rings show an average of 3‰ increase from south (Antalya) to the north (Bolu). Correlations between carbon isotope ratios yield high positive values indicating that industrial pollution exerts a major control on the δ¹³C systematics of the studied trees. Corrected δ¹³C ratios are mostly represented by strong positive responses to variations in temperature and precipitation, whereas δ¹⁸O and summer temperature/precipitation are negatively correlated. Tree-ring widths and δ¹⁸O display similar responses to the temperature and sensitivity to the climatic impact of historic volcanic eruptions, and changes in the solar irradiance record are also detected in other high-resolution paleoclimate archives for the region.     

长江靖江段近岸小型渔业生物碳氮稳定同位素特征分析

长江靖江段是众多洄游性渔业生物的重要栖息地,为进一步的研究和渔业资源评估提供基础生物学资料、掌握该水域食物网结构特征,应用碳、氮稳定同位素技术测定了2016年8月在长江靖江段近岸采集的蟹类、小型鱼类、虾类等渔业生物样品的δ~(13)C值和δ~(15)N值,并由此构建了所采集的各类渔业生物的连续营养谱。结果表明:长江靖江段近岸各类生物中浮游动物的δ~(13)C值最低,为-30.34‰;其次是底栖碎屑的-30.24‰;贝类、水生植物类、鱼类和虾类居中,它们的δ~(13)C值均值分别为-29.75‰±0.75‰、-28.98‰±0.88‰、-26.74‰±2.37‰、-26.1‰±0.16‰;蟹类最高,为-25.86‰±0.74‰。水生植物类的δ~(15)N均值最低,为5.16‰±0.85‰;底栖碎屑其次,为5.58‰;贝类、鱼类、浮游动物和蟹类的δ~(15)N值均居中,δ~(15)N均值分别为8.13‰±0.31‰、11.56‰±1.59‰、12.02‰和12.51‰±1.43‰;虾类的δ~(15)N均值最高,为13.05‰±0.45‰;营养级由低到高依次为:水生植物类、底栖碎屑、贝类、浮游动物、小型鱼类、蟹类和虾类。近岸水域的小型鱼类、蟹类和虾类拥有着比较接近的食物源,生态位重叠较为明显。     

聚类分析在江汉湖群典型湖泊分类中的应用

江汉湖群中的许多通江湖泊由于自然和人为原因失去了与长江及其支流的天然联系,对湖泊生态和湖区经济可持续发展造成了不利影响,重建江湖联系对湖泊生态环境改善和湖区经济发展意义重大。根据4项选择标准,选取江汉湖群中13个典型湖泊作为研究对象,以有关社会经济、生态等方面的调查统计数据为基础,利用聚类分析的方法对江汉湖群中的13个阻隔湖泊进行分类。根据所挑选的16个指标将这些湖泊划分为4大类,并对各类湖泊特点进行了分析,确定了这些湖泊的通江顺序。     

长江水δ~(18)O和δD时空变化特征及其影响因素分析

稳定同位素示踪技术已成为研究河流的水文过程及其变化的重要手段,尤其在河网交错密集和水力关系复杂的长江流域。通过分析枯水期和丰水期长江水及大气降水中δ~(18)O和δD组成的变化,揭示其时空变化特征及其影响因素。结果发现长江流域大气降水δ~(18)O组成表征出明显的空间分布差异特征,长江河源区降水δ~(18)O值最低,随着海拔高度降低降水中δ~(18)O值自长江上游向下游地区逐渐减小,这与流域的水汽来源及海拔高度密切有关;枯水期长江水δ~(18)O和δD值明显要高于丰水期,原因在于丰水期河水受到较弱的蒸发富集作用和大量降水补给影响;无论在丰水期还是枯水期长江水自上游到下游其同位素值呈逐渐增大的趋势,这主要受不同河段支流和湖泊等水体补给的影响。三峡大坝的蓄水和放水过程对河水同位素组成产生一定的影响,丰水期对相应河段河水同位素组成的影响不大,但在枯水期则影响较为明显,这将对充分认识长江流域大气降水-河水-湖水间水力联系与探讨其水资源合理利用提供科学依据。     

气候变化对江汉平原调水格局的影响

江汉平原水利工程密布,大型调水工程对流域用水格局产生很大影响。气候变化同时会影响调水工程调入调出区供需水情况,从而影响流域的水资源的分配。梳理了江汉平原主要调水工程,重点围绕南水北调中线工程与引江济汉工程的规划设计指标及实际运营状况,分析江汉平原潜在的用水矛盾。此外,在未来气候变化情景下,随着干旱时长和频次增加,会导致各调水工程抽水引水成本提高,从而加剧江汉平原用水矛盾。结果表明:(1)从工程设计和运行来看,南水北调中线工程达到调水设计后,引江济汉工程在保证汉江下游用水需求上受限可能性很大;(2)引江济汉工程自运行以来,虽未有较长时间的泵站抽水引水,但就2018年的泵站抽水引水成本来看已经达到运行总经费的30%。如果引江济汉工程引水口长江水位下降,自流引水受限,使用泵站抽水引水时长及频率将会增加,会导致引水费用进一步增加;(3)"南水北调中线"、"引汉济渭"、"鄂北水资源配置"工程,再叠加汉江中下游生产生活用水,如遇枯水年份,汉江水资源配置会产生很大的矛盾,对汉江流域及汉江生态经济带发展将产生影响。     

江汉平原土地资源诅咒效应研究

将资源诅咒的研究领域由传统的矿产资源转向土地资源研究问题域,以近10a江汉平原18个县(市)的统计数据为依据,运用诅咒系数对其进行资源诅咒的实证分析。结果显示,近年来发展滞后的荆州市所辖的监利县、江陵县以及其他7个县市的土地资源诅咒系数大于1,确实存在资源诅咒现象,且江陵县与监利县还属于严重诅咒区。通过对选取指标作进一步的计算分析,得出导致其产生资源诅咒的原因主要为:以土地资源为依托的农业没有得到高效发展,而受到发展观念与投入等束缚,其二、三产业发展同样滞后。根据影响资源诅咒地区产业发展的具体因素,有针对性地给出化解土地资源诅咒的对策建议,为今后资源诅咒地区打破诅咒束缚,持续快速发展指明方向。